Die Entwicklung effizienter Mikrochips ist ein zentrales Thema in der modernen Elektronik. Experten der RWTH Aachen und der TU Dresden haben einen neuen Sonderforschungsbereich gegründet, um die Herausforderungen in der Chiptechnik zu adressieren. Unter dem Titel „Zukunftsweisende Elektronik durch aktive Bauelemente in drei Dimensionen“ (SFB/TRR-404), wird dieses Projekt durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziell unterstützt. Forscher wie Professor Max Lemme und Professor Thomas Mikolajick leiten dieses ambitionierte Vorhaben, das darauf abzielt, den Raum über der Chipfläche besser zu nutzen, um Effizienz und Verarbeitungsgeschwindigkeit zu steigern, so berichtet RWTH Aachen.
Die Grenzen der Skalierbarkeit von Transistoren sind erreicht, was die Leistungsfähigkeit gängiger Chiptechnologien beeinträchtigt. Der SFB/TRR-404 setzt sich daher zum Ziel, innovative 3D-Systeme zu entwickeln. Durch die Integration neuer Materialien in die Metallisierung, auch bekannt als Back-End of Line (BEOL), wollen die Forscher die Leistungsgrenzen überwinden und echte Drei-Dimensionalität im Chipdesign ermöglichen.
Kooperation und Integration
Unter den an dem Sonderforschungsbereich beteiligten Einrichtungen sind die AMO GmbH, das Forschungszentrum Jülich, NaMLab gGmbH, das Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle und die Ruhr-Universität Bochum. Diese breite Kooperation zwischen verschiedenen Institutionen fördert den Wissensaustausch und treibt die Forschung in der Mikroelektronik voran. Der Großteil der rund 15 Doktoranden- und Postdoc-Stellen im SFB/TRR-404 ist bereits vergeben, eine weitere Stelle ist noch offen.
Gleichzeitig wächst der Druck auf die Chipindustrie, neue Wege zur Kostensenkung im Chipdesign zu finden. Laut Berichten von The Next Platform wird die Verbesserung der Dichte und Kosteneffizienz von Transistoren schwieriger. Machine Learning-Techniken werden erforscht, um die Gestaltung von Chips zu optimieren. Dabei hat Google bereits bedeutende Fortschritte bei der Automatisierung von Designprozessen erzielt.
Die Analyse der Kosten für fortgeschrittene Chipdesigns ist alarmierend. Schätzungen zufolge belaufen sich die Kosten für 5-Nanometer-Chips auf über 542 Millionen US-Dollar, wobei fast die Hälfte dieser Kosten auf Software entfällt. Hier zeigt sich das Potenzial von Machine Learning, die Kosten deutlich zu reduzieren und Innovationen zu fördern.
Bildungsinitiativen für die Zukunft
Im Kontext der Entwicklung neuer Mikroelektroniktechnologien werden auch Bildungsinitiativen immer wichtiger. Die Herausforderungen in der Branche erfordern gut ausgebildete Fachkräfte. Das Thema der Fachkräftegewinnung und -weiterbildung wird in verschiedenen Workshops, wie dem im elektronikforschung.de organisierten, behandelt. Ziel dieser Veranstaltungen ist es, den Abgleich zwischen Angebot und Nachfrage an Qualifikationen zu fördern und den Berufsnachwuchs in der Mikroelektronik zu sichern.
Durch Kooperationsprojekte und Workshop-Formate wird versucht, die Sichtbarkeit der Mikroelektronik in der Gesellschaft zu verbessern und attraktive Karrierewege sichtbar zu machen. Hierbei spielen verschiedenste Akteure eine Rolle, um die Wahrnehmung der Branche zu verändern und ihre Bedeutung aufzuzeigen.
Die Innovationskraft in der Chipgestaltung ist entscheidend, um der stagnierenden Entwicklung und den steigenden Kosten in der Branche entgegenzuwirken. Der SFB/TRR-404 stellt ein vorbildliches Beispiel für die interdisziplinäre Zusammenarbeit dar, um die kommenden Herausforderungen anzugehen und die Elektronik von morgen zu gestalten.
